Шариковая гайка — это составная часть шариковой винтовой передачи (также — ШВП), имеющей широкий спектр применения и представляющей собой винтовую пару с винтом, гайкой качения и телами качения между гайкой и винтом.
Шариковые гайки преобразуют возвратно-поступательное движение во вращательное, а вращательное — в возвратно-поступательное. Они лишены таких минусов, как невысокий коэффициент полезного действия, сильная подверженность износу, большая сила трения и связанные с ней потери энергии.
Шариковая гайка имеет криволинейные винтовые канавки, которые выступают в качестве дорожек, по которым между винтом и гайкой по замкнутой кривой траектории перекатываются шарики. Когда винт совершает вращательное движение, шарики движутся по канавкам, поступательно приводят в движение гайку и возвращаются в первоначальное положение по каналу возврата, чтобы совершить новый цикл движения. В случаях с многозаходной резьбой используются особенные гайки.
В шариковой гайке может быть от 1 до 6 рабочих витков. Гайки с большим количеством витков используются в передачах с сильной нагрузкой, например, на тяжелых станках.
Шариковые гайки бывают:
- шлифованные — производятся многоступенчатым шлифованием;
- катаные — производятся прокатом.
Несмотря на небольшие габариты, шариковая гайка выдерживает высокие нагрузки. Благодаря шарикам при движении гайки минимизируется сила трения и связанные с ней потери энергии. Подобные гайки перемещаются относительно винта с высокой точностью и обладают высоким быстродействием. Ход шариковой гайки плавный, ровный, бесшумный.
У шариковой гайки есть и условные недостатки:
- сложное устройство;
- постепенно накапливаемая погрешность;
- наличие вибраций, которые лимитируют скорость движения винта;
- относительная дороговизна.
Иногда, чтобы убрать осевой зазор между винтом и гайкой, а также с целью усиления жесткости и точности движения ШВП собирают с преднатягом. Это выражается или в установке более крупных шариков, или в установке двух гаек вместе.
В процессе эксплуатации шариковые гайки неизбежно изнашиваются. Под действием чрезмерных статических или ударных нагрузок появляются деформации: дорожки шариковых гаек теряют оригинальную форму. По мере старения и накопления усталости металла поверхность гайки может стираться, покрываться выемками. Под воздействием трения возможен износ шариков.
